变频是什么意思

变频器工作原理

主电路是给异步电动机提供调压调频电源的电力变换部份，变频器的主电路大体

上可分为两类[1]:电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器，直流回路的滤

波是电容。电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器，其直流回路滤波是电

感。它由三部份组成，将工频电源变换为直流功率的“整流器”，吸收在变流器

和逆变器产生的电压脉动的“平波回路”，和将直流功率变换为交流功率的“逆变

器”。

（1）整流器：最近大量利用的是二极管的变流器，它把工频电源变换为直流电

源。也可用两组晶体管变流器组成可逆变流器，由于其功率方向可逆，能够进行

再生运转。

（2）平波回路：在整流器整流后的直流电压中，含有电源6倍频率的脉动电压，

另外逆变器产生的脉动电流也使直流电压变更。为了抑制电压波动，采纳电感和

电容吸收脉动电压（电流）。装置容量小时，若是电源和主电路组成器件有余量，

能够省去电感采纳简单的平波回路。

（3）逆变器：同整流器相反，逆变器是将直流功率变换为所要求频率的交流功

率，以所确信的时刻使6个开关器件导通、关断就能够够取得3相交流输出。

以电压型pwm逆变器为例示出开关时刻和电压波形。

操纵电路是给异步电动机供电（电压、频率可调）的主电路提供操纵信号的回路，

它有频率、电压的“运算电路”，主电路的“电压、电流检测电路”，电动机的“速度

检测电路”，将运算电路的操纵信号进行放大的“驱动电路”，和逆变器和电动机的

“爱惜电路”组成。

（1）运算电路：将外部的速度、转矩等指令同检测电路的电流、电压信号进行

比较运算，决定逆变器的输出电压、频率。

（2）电压、电流检测电路：与主回路电位隔离检测电压、电流等。

（3）驱动电路：驱动主电路器件的电路。它与操纵电路隔离使主电路器件导通、

关断。

（4）速度检测电路:以装在异步电动机轴机上的速度检测器(tg、plg等)的信号为

速度信号，送入运算回路，依照指令和运算可使电动机按指令速度运转。（5）

爱惜电路:检测主电路的电压、电流等，当发生过载或过电压等异样时，为了避

免逆变器和异步电动机损坏，使逆变器停止工作或抑制电压、电流值。

变频器基础原理知识

一、什么是变频器？[1]

变频器是利用半导体器件的通断作用将电源变换为另一的电能操纵装置，能实现

对交流异

变频器

步电机的软起动、、提高运转、改变功率因素、过流/过压/过载爱惜等功能。国内技术

较领先的品牌有汇川、(原烟台惠丰)、三晶、蓝海华腾。

二、PWM和PAM的不同点是什么？

PWM是英文PulWidthModulation(调制)缩写，按必然规律改变列的脉冲宽度，

以调剂输出量和波形的一种调值。

PAM是英文PulAmplitudeModulation(脉冲幅度调制)缩写，是按必然规律改

变脉冲列的脉冲幅度，以调剂输出量值和波形的一种调制方式。

3、电压型与型有什么不同？

变频器的大体上可分为两类：电压型是将的直流变换为交流的变频器，直流回

路的滤波是；电流型是将的直流变换为交流的变频器，其直流回路滤波是。

4、什么缘故变频器的电压与频率成比例的改变？

任何电动机的都是电流和磁通彼此作用的结果，电流是不许诺超过额定值的，不

然将引发电动机的发烧。因此，若是磁通减小，电磁转矩也必减小，致使带载能力降

低。

由公式E=*K*F*N*Φ能够看出，在变频调速时，电动机的磁路随着运行频率fX

是在相当大的范围内转变，它极容易使电动机的磁路严峻饱和，致使的波形严峻畸变，

产生峰值很高的。

因此，频率与电压要成比例地改变，即改变频率的同时操纵变频器输出电压，使

电动机的磁通维持必然，幸免弱磁和磁饱和现象的产生。这种操纵方式多用于风机、

泵类节能型变频器。

五、电动机利用工频电源驱动时，电压下降那么电流增加；关于变频器驱动，若

是频率下降时电压也下降，那么电流是不是增加？

频率下降（低速）时,若是输出相同的,那么电流增加,但在必然的条件下,电流几乎

不变。

六、采纳变频器运转时，的起动电流、起动转矩如何？

采纳变频器运转，随着电机的加速相应提高频率和电压，起动电流被限制在

150%额定电流以下(依照机种不同，为125%~200%)。用工频电源直接起动时，起动

电流为额定电流6~7倍，因此，将产生机械上的冲击。采纳变频器传动能够滑腻地起

动(起动时刻变长)。起动电流为额定电流的~倍，起动转矩为70%~120%额定转矩；关

于带有转矩自动增强功能的变频器，起动转矩为100%以上，能够带全负载起动。

7、V/f模式是什么意思？

频率下降时电压V也成比例下降，那个问题已在回答4说明。V与f的比例关

系是考虑了电机特性而预先决定的，通常在操纵器的存储装置（ROM）中存有几种特

性，能够用开关或标度盘进行选择。

八、按比例地改V和f时，电机的转矩如何转变？

频率下降时完全成比例地降低电压，那么由于交流阻抗变小而不变，将造成在

低速下产生地转矩有减小的偏向。因此，在低频时给定V/f,要使输出电压提高一些,

以便取得必然地,这种补偿称增强起动。能够采纳各类方式实现,有自动进行的方式、

选择V/f模式或调整电位器等方式。

九、在说明书上写着变速范围60~6Hz，即10：1，那么在6Hz以下就没有输出

功率吗？

在6Hz以下仍可输出功率，但依照电机和起动转矩的大小等条件，最低利用频

率取6Hz左右，现在电动机可输出额定转矩而可不能引发严峻的发烧问题。变频器实

际输出频率（起动频率）依照机种为~3Hz。.

10、关于一样电机的组合是在60Hz以上也要求转矩必然，是不是能够？

通常情形下时不能够的。在60Hz以上（也有50Hz以上的模式）电压不变，大

体为恒，在高速下要求相同转矩时，必需注意电机与变频器容量的选择。

1一、所谓开环是什么意思？

给所利用的电机装置设速度检出器（PG），将实际转速反馈给操纵装置进行操

纵的，称为“闭环”，不用PG运转的就叫作“开环”。多为开环方式，也有的机种利用

选件可进行PG反馈.无速度传感器方式是依照成立的数学模型依照磁通推算电机的

实际速度，相当于用一个虚拟的速度传感器形成闭环操纵。

1二、实际转速关于给定速度有误差时如何办？

开环时，变频器即便输出给定频率，电机在带负载运行时，电机的转速在额定

的范围内（1%~5%）变更。关于要求调速精度比较高，即便负载变更也要求在近于给

定速度下运转的场合，可采纳具有PG反馈功能的变频器（选用件）。

13、若是用带有PG的电机，进行反馈后能提高吗？

具有ＰＧ反馈功能的变频器，精度有提高。但速度精度的值取决于ＰＧ本身的

精度和变频器输出频率的。

14、失速避免功能是什么意思？

若是给定的太短，变频器的输出频率转变远远超过转速（电角频率）的转变，

变频器将因流过而跳闸，运转停止，这就叫作失速。为了避免失速使电机继续运转，

就要检出电流的大小进行频率操纵。当加速电流过大时适当放慢加速速度。减速时也

是如此。二者结合起来确实是失速功能。

1五、有加速时刻与减速时刻能够别离给定的机种，和加减速时刻一起给定的机

种，这有什么意义？

加减速能够别离给定的机种，关于短时刻加速、缓慢减速场合，或关于小型需要

严格给定的场合是适宜的，但关于风机传动等场合，加减速时刻都较长，加速时刻和

减速时刻能够一起给定。

1六、什么是再生制动？

电动机在运转中若是降低指令频率，那么电动机变成异步发电机运行，作为制

动器而工作，这就叫作再生（电气）制动。

17、是不是能取得更大的制动力？

从电机再生出来的能量贮积在变频器的滤波中，由于电容器的容量和耐压的关

系，通用变频器的再生制动力约为额定转矩的10%~20%。如采纳选用件，能够达到

50%~100%。

1八、请说明变频器的爱惜功能?

爱惜功能可分为以下两类：

（1）检知异样状态后自动地进行修正动作，如过电流失速避免，再生过电压失

速避免。

（2）检知异样后封锁电力器件PWM操纵，使电机自动停车。如过电流切断、

再生过电压切断、半导体冷却风扇过热和瞬时停电爱惜等。

1九、什么缘故用持续负载时，变频器的爱惜功能就动作？

用聚散器连接负载时，在连接的刹时，电机从空载状态向转差率大的区域急剧转

变，流过的大电流致使变频器过电流跳闸，不能运转。

20、在同一工厂内大型电机一路动，运转中变频器就停止，这是什么缘故？

电机起动时将流过和容量相对应的起动电流，电机定子侧的产生电压降，电机

容量大时此压降阻碍也大，连接在同一变压器上的变频器将做出欠压或瞬停的判定，

因此有时爱惜功能（IPE）动作，造成停止运转。

2一、什么是变频分辨率？有什么意义？

关于的变频器，即便频率指令为，输出频率也是有级给定。那个级差的最小单位

就称为变频分辨率。

变频分辨率通常取值为~.例如，分辨率为，那么23Hz的上面可变成、Hz，因此

电机的动作也是有级的跟从。如此关于像持续卷取操纵的用途就造成问题。在这种情

形下，若是分辨率为左右，关于4级电机1个级差为1r/min以下，也可充分适应。

另外，有的机种给定分辨率与输出分辨率不相同。

2二、装设变频器时安装方向是不是有限制。

变频器内部和反面的结构考虑了冷却成效的，上下的关系对通风也是重要的，因

此，关于单元型在盘内、挂在墙上的都取纵向位，尽可能垂直安装。

23、不采纳软起动，将电机直接投入到某固定频率的变频器时是不是能够？

在很低的频率下是能够的，但如果是给定频率高那么同工频电源直接起动的条

件相近。将流过大的起动电流（6~7倍额定电流），由于变频器切断过电流，电机不

能起动。

24、电机超过60Hz运转时应注意什么问题？

超过60Hz运转时应注意以下事项：

（1）机械和装置在该速下运转要充分可能（机械强度、、振动等）。

（2）电机进入恒功率输出范围，其输出转矩要能够维持工作（风机、泵等轴输

出功率于速度的立方成比例增加，因此转速少量升高时也要注意）。

（3）产生的寿命问题，要充分加以考虑。

（4）关于中容量以上的电机专门是2极电机，在60Hz以上运转时要与厂家认真

商讨。

2五、变频器能够传动齿轮电机吗？

依照的结构和不同，需要注意假设干问题。在齿轮的结构上通常可考虑70~80Hz

为最大极限，采纳油润滑时，在低速下持续运转关系到齿轮的损坏等。

2六、变频器能用来驱动吗？能够利用吗？

大体上不能用。关于开关起动式的单相电机，在工作点以下的时将烧毁辅助；

关于电容起动或电容运转方式的，将诱发电容器爆炸。变频器的电源一样为3相，但

关于小容量的，也有效单相电源运转的机种。

27、变频器本身消耗的功率有多少？

它与变频器的机种、、利用频率等有关，但要回答很困难。只是在60Hz以下的

变频器大约为94%~96%，据此可推算损耗，但内藏再生制动式（FR-K）变频器，若

是把制动时的损耗也考虑进去，将变大，关于操作盘设计等必需注意。

2八、什么缘故不能在6~60Hz全区域持续运转利用？

一样电机利用装在轴上的外扇或端环上的叶片进行冷却，假设速度降低那么冷却

成效下降，因此不能经受与高速运转相同的发烧，必需降低在低速下的负载转矩，或

采纳容量大的变频器与电机组合，或采纳。

2九、利用带制动器的电机时应注意什么？

制动器回路电源应取自变频器的输入侧。若是变频器正在输出功率时制动器动

作，将造成过电流切断。因此要在变频器停止输出后再使制动器动作。

30、想用变频器传动带有改善用电容器的电机，电机却不动，请说明缘故。

变频器的电流流入改善功率因数用的电容器，由于其充电电流造成变频器过电流

(OCT),因此不能起动，作为计谋，请将电容器拆除后运转，乃至改善功率因数，在变

频器的输入侧接入AC是有效的。

3一、变频器的寿命有多久？

变频器虽为静止装置，但也有像滤波电容器、冷却风扇那样的消耗器件，若是

对它们进行按期的保护，可望有10年以上的寿命。

3二、变频器内藏有冷却风扇，风的方向如何？风扇假设是坏了会如何？

关于小容量也有无冷却风扇的机种。有风扇的机种，风的方向是从下向上，因

此装设变频器的地址，上、下部不要放置妨碍吸、排气的机械器材。还有，变频器上

方不要放置怕热的零件等。风扇发生故障时，由停止检测或冷却风扇上的过热检测进

行爱惜

33、滤波电容器为消耗品，那么如何判定它的寿命？

作为滤波电容器利用的电容器，其静电容量随着时刻的推移而缓缓减少，按期地

测量静电容量，以达到产品额定容量的85%时为基准来判定寿命。

34、装设变频器时安装方向是不是有限制。

应大体收藏在盘内，问题是采纳全封锁结构的盘外形尺寸大，占用空间大，本钱

比较高。其方法有：

（1）盘的设计要针对实际装置所需要的散热；

（2）利用铝散热片、翼片等增加冷却面积；

（3）采纳热导管。

另外，已开发出变频器反面可之外露的型式。

3五、想提高原有的速度，以80Hz运转，变频器的容量该如何选择？

输送带消耗的功率与转速成正比，因此假假想以80HZ运行，变频器和电机的功

率都要依照比例增加为80HZ/50HZ,即提高60%容量。

保护和检查时的注意事项有：

(1)在关掉输入电源后，至少等5分钟才能够开始检查（还要正式充电发光二极

管已经熄灭）不然会引发触电。

(2)维修、检查和部件改换必需由胜任人员进行。（开始工作前，取下所有金属物

品（腕表、手镯等），利用带绝缘爱惜的工具）

(3)不要擅自改装几回器，不然易引发触电和损坏产品。

(4)之前，须确认输入电压是不是有误，将380V电源接入220V级变频器当中会

显现炸机（炸电容、压敏电阻、模块等）。

变频器要紧由半导体组成，因此，必需进行日常的检查，避免不利的工作环境，

如温度、湿度、粉尘和振动的阻碍，并避免因部件利用寿命所引发的其它故障。

检查项目：

(1)日常检查：检查变频器是不是按要求工作。用电压表在变频器工作时，检查

其输入和输出电压。

(2)按期检查：检查所有只能当变频器停机时才能检查的地址。

(3)部件改换：部件的寿命专门大程度上与安装条件有关。

变频器工作原理

概述

主电路是给提供调压调频电源的电力变换部份，变频器的主电路大体上可分为两

类[1]:电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器，直流回路的滤波是电容。电流型

是将电流源的直流变换为交流的变频器，其直流回路滤波是电感。它由三部份组成，

将工频电源变换为直流功率的“”，吸收在变流器和逆变器产生的电压脉动的“平波回

路”，和将直流功率变换为交流功率的“逆变器”。

整流器

最近大量利用的是二极管的变流器，它把工频电源变换为。也可用两组变流器组

成可逆变流器，由于其功率方向可逆，能够进行再生运转。

平波回路

在整流器整流后的中，含有电源6倍频率的，另外逆变器产生的也使直流电压变

更。为了抑制，采纳电感和电容吸收脉动电压（电流）。装置容量小时，若是电源和

主电路组成器件有余量，能够省去电感采纳简单的平波回路。

逆变器

同整流器相反，逆变器是将直流功率变换为所要求频率的交流功率，以所确信的

时刻使6个开关器件导通、关断就能够够取得3相交流输出。以电压型pwm逆变器

为例示出和电压波形。

操纵是给异步电动机供电（电压、频率可调）的主电路提供操纵信号的回路，它

有频率、电压的“”，主电路的“电压、电流检测电路”，电动机的“速度检测电路”，将

运算电路的操纵信号进行放大的“驱动电路”，和逆变器和电动机的“爱惜电路”组成。

（1）运算电路：将外部的速度、转矩等指令同检测电路的电流、电压信号进行

比较运算，决定逆变器的输出电压、频率。

（2）电压、电流检测电路：与主回路电位隔离检测电压、电流等。

（3）驱动电路：驱动主电路器件的电路。它与操纵电路隔离使主电路器件导通、

关断。

（4）速度检测电路:以装在异步电动机轴机上的速度检测器(tg、plg等)的信号为

速度信号，送入运算回路，依照指令和运算可使电动机按指令速度运转。

（5）爱惜电路:检测主电路的电压、电流等，当发生过载或过电压等异样时，为

了避免逆变器和异步电动机损坏，使逆变器停止工作或抑制电压、电流值。[2]

变频器的作用

变频器集成了大功率晶体管技术和电子，取得普遍应用。变频器的作用是改变供

电的频率和幅值，因此改变其运动的周期，达到滑腻操纵电动机转速的目的。变频器

的显现，使得复杂的调速操纵简单化，用变频器+交流鼠笼式感应电动机组合替代了

大部份原先只能用完成的工作，缩小了体积，降低了维修率，使传动技术进展到新时

期。[3]

变频器能够优化电机运行，因此也能够起到增效节能的作用。依照全世界闻名变

频器生产企业ABB的测算，单单该集团全世界范围内已经生产而且安装的变频器每

一年就能够够节省1150亿千瓦时电力，相应减少9,700万吨二氧化碳排放，这已经超

过芬兰一年的二氧化碳排放量。[4]

变频器的组成

变频器通常分为4部份：整流单元、高容量电容、和操纵器。

□整流单元将工作频率固定的转换为直流电。

□高容量电容存储转换后的电能。

□逆变器由大功率开关晶体管阵列组成电子开关，将直流电转化成不同频率、宽

度、幅度的方波。

□操纵器按设定的程序工作，操纵输出方波的幅度与脉宽，使叠加为近似正弦波

的交流电，驱动交流电动机。

变频器操纵方式

低压通用变频输出电压为380～650V，输出功率为～400kW，工作频率为0～

400Hz，它的主电路都采纳交—直—交电路。其操纵方式经历了以下四代。

1U/f=C的正弦脉宽调制(SPWM)操纵方式

其特点是操纵电路结构简单、本钱较低，机械特性硬度也较好，能够知足一样传

动的滑腻调速要求，已在产业的各个领域取得普遍应用。可是，这种操纵方式在低频

时，由于输出电压较低，转矩受定子电阻压降的阻碍比较显著，使输出最大转矩减小。

另外，其机械特性终究没有直流电动机硬，动态转矩能力和静态调速性能都还不尽如

人意，且系统性能不高、操纵曲线会随负载的转变而转变，转矩响应慢、电机转矩利

用率不高，低速时因定子电阻和逆变器死区效应的存在而性能下降，稳固性变差等。

因这人们又研究出矢量操纵变频调速。

2电压空间矢量(SVPWM)操纵方式

它是以三相波形整体生成成效为前提，以逼近电机气隙的理想圆形旋转磁场轨迹

为目的，一次生成三相调制波形，之内切多边形逼近圆的方式进行操纵的。经实践利

用后又有所改良，即引入频率补偿，能排除速度操纵的误差；通过反馈估算磁链幅值，

排除低速时定子电阻的阻碍；将输出电压、电流闭环，以提高动态的精度和稳固度。

但操纵电路环节较多，且没有引入转矩的调剂，因此系统性能没有取得全然改善。

矢量操纵(VC)方式

矢量操纵变频调速的做法是将异步电动机在三相坐标系下的定子电流Ia、Ib、Ic、

通过三相－二相变换，等效成两相静止坐标系下的交流电流Ia1Ib1，再通过按转子磁

场定向旋转变换，等效成同步旋转坐标系下的直流电流Im一、It1(Im1相当于直流电

动机的励磁电流；It1相当于与转矩成正比的电枢电流)，然后仿照直流电动机的操纵

方式，求得直流电动机的操纵量，通过相应的坐标反变换，实现对异步电动机的操纵。

其实质是将交流电动机等效为直流电动机，别离对速度，磁场两个分量进行独立操纵。

通过操纵转子磁链，然后分解定子电流而取得转矩和磁场两个分量，经坐标变换，实

现正交或解耦操纵。矢量操纵方式的提出具有划时期的意义。但是在实际应用中，由

于转子磁链难以准确观测，系统特性受电动机参数的阻碍较大，且在等效直流电动机

操纵进程中所用矢量旋转变换较复杂，使得实际的操纵成效难以达到理想分析的结

果。

直接转矩操纵(DTC)方式

1985年，德国鲁尔大学的DePenbrock教授第一次提出了直接转矩操纵变频技术。

该技术在专门大程度上解决了上述矢量操纵的不足，并以新颖的操纵思想、简练明了

的系统结构、优良的动静态性能取得了迅速进展。目前，该技术已成功地应用在电力

机车牵引的大功率交流传动上。直接转矩操纵直接在定子坐标系下分析交流电动机

的数学模型，操纵电动机的磁链和转矩。它不需要将交流电动机等效为直流电动机，

因此省去了矢量旋转变换中的许多复杂计算；它不需要仿照直流电动机的操纵，也不

需要为解耦而简化交流电动机的数学模型。

矩阵式交—交操纵方式

VVVF变频、矢量操纵变频、直接转矩操纵变频都是交—直—交变频中的一种。

其一起缺点是输入功率因数低，谐波电流大，直流电路需要大的储能电容，再生能量

又不能反馈回电网，即不能进行四象限运行。为此，矩阵式交—交变频应运而生。由

于矩阵式交—交变频省去了中间直流环节，从而省去了体积大、价钱贵的电解电容。

它能实现功率因数为l，输入电流为正弦且能四象限运行，系统的功率密度大。该技

术目前虽尚未成熟，但仍吸引着众多的学者深切研究。其实质不是间接的操纵电流、

磁链等量，而是把转矩直接作为被操纵量来实现的。具体方式是：

——操纵定子磁链引入定子磁链观测器，实现无速度传感器方式；

——自动识别(ID)依托精准的电机数学模型，对电机参数自动识别；

——算出实际值对应定子阻抗、互感、磁饱和因素、惯量等算出实际的转矩、定

子磁链、转子速度进行实时操纵；

——实现Band—Band操纵按磁链和转矩的Band—Band操纵产生PWM信号，对

逆变器开关状态进行操纵。

矩阵式交—交变频具有快速的转矩响应(<2ms)，很高的速度精度(±2％，无PG反

馈)，高转矩精度(<＋3％)；同时还具有较高的起动转矩及高转矩精度，尤其在低速时

(包括0速度时)，可输出150％～200％转矩。

变频器的历史

变频技术诞生背景是交流电机的普遍需求。传统的直流调速技术因体积大故障率

高而应用受限。

□60年代以后，电力电子器件普遍应用了及其升级产品。但其调速性能远远无法

知足需要。

□20世纪70年代开始，脉宽调制变压变频(PWM－VVVF)调速的研究取得冲破，

20世纪80年代以后微处置器技术的完善使得各类优化算法得以容易的实现。

□20世纪80年代中后期，美、日、德、英等发达国家的VVVF有效化，商品投

入市场，取得了普遍应用。最先的变频器可能是日本人买了专利研制的。只是和凭

借电子元件生产和的优势，高端产品迅速抢占市场。

□步入21世纪后，慢慢崛起，现已慢慢抢占高端市场

单元串联型变频器

这是近几年才进展起来的一种电路拓扑结构，它要紧由输入变压器、功率单元和

操纵单元三大部份组成。采纳模块化设计，由于采纳功率单元彼此串联的方法解决了

高压的难题而得名，可直接驱动交流电动机，无需输出变压器，更不需要任何形式的

滤波器。

整套变频器共有18个功率单元，每相由6台功率单元相串联，并组成Y形连接，

直接驱动电机。每台功率单元电路、结构完全相同，能够互换，也能够互为备用。

变频器的输入部份是一台移相变压器，原边Y形连接，副边采纳沿边三角形连接，

共18副三相绕组，别离为每台功率单元供电。它们被平均分成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三大部份，

每部份具有６副三相小绕组，之间均匀相位偏移10度。

该变频器的特点如下：

①采纳多重化PWM方式操纵，输出电压波形接近正弦波。

②整流电路的多重化，脉冲数多达36，功率因数高，输入谐波小。

③模块化设计，结构紧凑，保护方便，增强了产品的互换性。

④直接高压输出，无需输出变压器。

⑤极低的dv/dt输出，无需任何形式的滤波器。

⑥采纳光纤通信技术，提高了产品的抗干扰能力和靠得住性。

⑦功率单元自动旁通电路，能够实现故障不断机功能。

随着现代电力电子技术及运算机操纵技术的迅速进展，增进了电气传动的技术

革命。交流调速取代直流调速，运算机数字操纵取代模拟操纵已成为进展趋势。交流

电机变频调速是现今节约电能，改善生产工艺流程，提高产品质量，和改善运行环

境的一种要紧手腕。变频调速以其高效率，高功率因数，和优良的调速和启制动性能

等诸多优势而被国内外公以为最有进展前途的调速方式。

以前的高压变频器，由可控硅整流，可控硅逆变等器件组成，缺点很多，谐波大，

对电网和电机都有阻碍。最近几年来，进展起来的一些新型器件将改变这一现状，如

IGBT、IGCT、SGCT等等。由它们组成的高压变频器，性能优良，能够实现PWM

逆变，乃至是PWM整流。不仅具有谐波小，功率因数也有专门大程度的提高。

变频器的分类

单元串联型变频器

这是近几年才进展起来的一种电路拓扑结构，它要紧由输入变压器、功率单元和

操纵单元三大部份组成。采纳模块化设计，由于采纳功率单元彼此串联的方法解决了

高压的难题而得名，可直接驱动交流电动机，无需输出变压器，更不需要任何形式的

滤波器。

整套变频器共有18个功率单元，每相由6台功率单元相串联，并组成Y形连接，

直接驱动电机。每台功率单元电路、结构完全相同，能够互换，也能够互为备用。

变频器的输入部份是一台移相变压器，原边Y形连接，副边采纳沿边三角形连接，

共18副三相绕组，别离为每台功率单元供电。它们被平均分成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三大部份，

每部份具有６副三相小绕组，之间均匀相位偏移10度。

该变频器的特点如下：

①采纳多重化PWM方式操纵，输出电压波形接近正弦波。

②整流电路的多重化，脉冲数多达36，功率因数高，输入谐波小。

③模块化设计，结构紧凑，保护方便，增强了产品的互换性。

④直接高压输出，无需输出变压器。

⑤极低的dv/dt输出，无需任何形式的滤波器。

⑥采纳光纤通信技术，提高了产品的抗干扰能力和靠得住性。

⑦功率单元自动旁通电路，能够实现故障不断机功能。

随着现代电力电子技术及运算机操纵技术的迅速进展，增进了电气传动的技术

革命。交流调速取代直流调速，运算机数字操纵取代模拟操纵已成为进展趋势。交流

电机变频调速是现今节约电能，改善生产工艺流程，提高产品质量，和改善运行环

境的一种要紧手腕。变频调速以其高效率，高功率因数，和优良的调速和启制动性能

等诸多优势而被国内外公以为最有进展前途的调速方式。

以前的高压变频器，由可控硅整流，可控硅逆变等器件组成，缺点很多，谐波大，

对电网和电机都有阻碍。最近几年来，进展起来的一些新型器件将改变这一现状，如

IGBT、IGCT、SGCT等等。由它们组成的高压变频器，性能优良，能够实现PWM

逆变，乃至是PWM整流。不仅具有谐波小，功率因数也有专门大程度的提高。

按变换的环节分类

（1）交-直-交变频器，那么是先把工频交流通过整流器变成直流，然后再把直流

变换成频率电压可调的交流，又称间接式变频器，是目前普遍应用的。

（2）可分为交-交变频器，即将工频交流直接变换成频率电压可调的交流，又称

直接式变频器；

按直流电源性质分类

（1）

电压型变频器特点是中间直流环节的采纳大电容，负载的将由它来缓冲，直流电

压比较平稳，直流电源内阻较小，相当于电压源，故称电压型变频器，常选用于负载

较大的场合。

（2）电流型变频器

电流型变频器特点是中间直流环节采纳大电感作为储能环节，缓冲无功功率，即

扼制电流的转变，使电压接近正弦波，由于该直流内阻较大，故称电流源型变频器（电

流型）。电流型变频器的特点（优势）是能扼制频繁而急剧的转变。常选用于负载电

流转变较大的场合。

按主电路工作方式

电压型变频器、电流型变频器

依照工作原理分类

能够分为V/f操纵变频器、转差频率操纵变频器和矢量操纵变频器等；

依照开关方式分类

能够分为PAM操纵变频器、PWM操纵变频器和高载频PWM操纵变频器；

依照用途分类

能够分为通用变频器、高性能、高频变频器、单相变频器和三相变频器等。另外，

变频器还能够按输出电压调剂方式分类，按操纵方式分类，按主开关元器件分类，按

输入电压高低分类。

按变频器调压方式

PAM变频器是一种通过改变电压源Ud或电流源Id的幅值进行输出操纵的。

PWM变频器方式是在变频器输出波形的一个周期产生个个脉冲，其等值电压为

正弦波，波形较滑腻。

按工作原理分

U/f操纵变频器（VVVF操纵）、SF操纵变频器（转差频率操纵）、VC操纵变频

器（VectoryControl矢量操纵)

按国际区域分类

欧国产变频器；美变频器、变频器、变频器、变频器、变频器

按电压品级分类

高压变频器、中压变频器、[5]

变频器节能成效

变频器节能要紧表此刻风机、的应用上。为了保证生产的靠得住性，各类生产机

械在设计配用动力驱动时，都留有必然的丰裕量。当电机不能在满负荷下运行时，除

达到动力驱动要求外，多余的力矩增加了有功功率的消耗，造成电能的浪费。风机、

泵类等设备传统的调速方式是通过调剂入口或出口的挡板、阀门开度来调剂给风量和

给水量，其输入功率大，且大量的能源消耗在挡板、阀门的截流进程中。当利用变频

调速时，若是流量要求减小，通过降低泵或风机的转速即可知足要求。

由流体力学可知，P（功率）＝Q（流量）×H（压力），流量Q与转速N的一次

方成正比，压力H与转速N的平方成正比，功率P与转速N的立方成正比，若是水

泵的效率必然，当要求调剂流量下降时，转速N可成比例的下降，而现在轴输出功率

P成立方关系下降。即的耗电功率与转速近似成立方比的关系。所队当所要求的流量

Q减少时，可调剂变频器输出频率使电动机转速n按比例降低。这时，电动机的功率

P将按三次方关系大幅度地降低，比调剂挡板、阀门节能40％一50％，从而达到节

电的目的。

以上海正艺信息科技生产的到风机水泵型负载的节能的例子来讲：一台离心泵电

机功率为55千瓦，当转速下降到原转速的4/5时，其耗电量为千瓦，省电％，当转

速下降到原转速的l／2时，其耗电量为千瓦，省电％。

二、节能

无功功率不但增加线损和设备的发烧，更要紧的是功率因数的降低致使有功功率

的降低，大量的无功电能消耗在线路当中，设备利用效率低下，浪费严峻，利用变频

调速装置后，由于变频器内部滤波电容的作用，从而减少了无功损耗，增加了电网的

有功功率。

3、软启动节能

电机硬启动对电网造成严峻的冲击，而且还会对电网容量要求太高，启动时产生

的大电流和震动时对挡板和阀门的损害极大，对设备、的利用寿命极为不利。而利用

变频节能装置后，利用变频器的软启动功能将使启动电流，最大值也不超过额定电流，

减轻了对电网的冲击和对供电容量的要求，延长了设备和阀门的利用寿命。节省了设

备的保护费用。